Artigo de método

Fabricação e caracterização de espectros ópticos de tecido contendo Macrostructure

DOI:

10.3791/57031

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12 de fevereiro de 2018

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1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, 2Deparment of Molecular Pathogenesis and Immunology, Texas A&M College of Medicine

Neste artigo

Resumo

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Espectros de tecido óptico são ferramentas essenciais para calibração e caracterização de sistemas de imagem ópticos e validação de modelos teóricos. Este artigo detalha um método para a fabricação de fantasma que inclui replicação das propriedades ópticas do tecido e a estrutura do tecido tridimensional.

Resumo

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O rápido desenvolvimento de novas técnicas de imagem ópticos é dependente da disponibilidade de padrões de baixo custo, personalizáveis e facilmente reproduzíveis. Replicando o ambiente de imagens, experiências com animais dispendiosas para validar uma técnica podem ser contornadas. Prevendo e otimizando o desempenho do in vivo e ex vivo , técnicas de imagem requerem testes em amostras que são opticamente semelhantes aos tecidos de interesse. Tecido-imitando espectros ópticos fornecem um padrão para avaliação, caracterização ou calibração de um sistema óptico. Espectros de tecido óptico de polímero homogêneo são amplamente utilizados para imitar as propriedades ópticas de um tipo de tecido específico dentro de uma faixa espectral estreita. Em camadas de tecidos, tais como a epiderme e a derme, podem ser imitados por simplesmente empilhando estes fantasmas laje homogênea. No entanto, muitos na vivo de imagem técnicas são aplicadas a mais tecido espacialmente complexo onde estruturas tridimensionais, tais como vasos sanguíneos, vias aéreas ou defeitos do tecido, podem afetar o desempenho do sistema de geração de imagens.

Este protocolo descreve a fabricação de um phantom imitando-tecido que incorpora a complexidade estrutural tridimensional usando material com propriedades ópticas do tecido. Look-Up tabelas fornecem receitas de tinta nanquim e dióxido de titânio para absorção óptica e alvos de dispersão. São descritos métodos para caracterizar e ajustar as propriedades de material ópticas. A fantasma fabricação detalhada neste artigo tem um vazio de simulação aérea ramificação interna; no entanto, a técnica pode ser amplamente aplicada a outras estruturas do tecido ou órgão.

Introdução

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Espectros de tecido são amplamente utilizados para a caracterização do sistema e calibração de instrumentos óticos de imagem e espectroscopia, incluindo sistemas de multimodalidade incorporando ultra-som ou modalidades nuclear1,2,3 ,4. Os Phantoms fornecem um ambiente controlado de óptico para caracterização do sistema e controle de qualidade de várias técnicas de imagem biológicas. Tecido-imitando phantoms são ferramentas úteis em predizer o desempenho do sistema e otimizar o design do sistema para a tarefa fisiológica à mão; por exemplo prever a profundidade de sondagem espectroscópicas sondas para avaliar tumor de margem das5. Propriedades ópticas e projeto estrutural dos phantoms podem ser ajustados para imitar o ambiente fisiológico específico em que o instrumento será usado, permitindo, portanto, para estudos de viabilidade e verificação de desempenho de sistema3, 6,7. Verificação do desempenho do sistema com espectros ópticos realistas antes de entrar em ensaios pré-clínicos ou clínicos de imagem reduz o risco de mau funcionamento ou a aquisição de dados inutilizáveis durante estudos em vivo . A reprodutibilidade e estabilidade de espectros ópticos torná-los padrões de calibração personalizável para técnicas ópticas monitorar intra e inter instrument variabilidade, particularmente em ensaios clínicos multicêntricos com diferentes instrumentos, operadores e condições ambientais8,9.

Espectros de tecido-imitando também servem como modelos físicos ajustáveis e reprodutíveis para validação dos modelos teóricos de ópticas. Simulações de auxílio no design e na otimização de na vivo instrumentos óticos, enquanto reduzindo a necessidade de animal experimentos10,11. O desenvolvimento e a validação das simulações ópticas para representar fielmente o ambiente na vivo podem ser oneradas pela complexidade da estrutura do tecido, o teor de bioquímico e a localização do alvo ou tecidos dentro do corpo. Variabilidade entre os sujeitos faz a validação dos modelos teóricos, desafiando usando medições humanas ou animais. Espectros de tecido óptico de polímero permitem validação de modelos teóricos, fornecendo um ambiente óptico conhecido e reprodutível, dedicada ao estudo de fóton migração12,13,14,15.

Calibração do sistema, com a finalidade de espectros ópticos sólidos podem consistir em uma única placa homogênea de polímero curado com a dispersão óptica, absorção ou fluorescência ajustado para os comprimentos de onda de interesse. Camadas de polímero fantasmas são frequentemente usadas para imitar a variação de profundidade das propriedades ópticas tecido no tecido epitelial modelos16,17. Estas estruturas fantasmas são suficientes para imaging epithelial e modelagem, porque a estrutura do tecido é bastante homogênea através de cada camada. No entanto, escala maior e mais complexas estruturas afetam transporte radiativo em outros órgãos. Métodos para criar fantasmas mais complexas foram desenvolvidos para simular o ambiente óptico de vasos subcutâneos18,19 e nem todo órgãos como a bexiga20. Modelagem de transporte luz nos pulmões fornece um único problema devido à estrutura de ramificação da interface ar-tecido; um fantasma sólido não teria provavelmente replicar transporte radiativa no órgão com precisão21. Para descrever um método para incorporar um fantasma ótico de estrutura complexa, descrevemos um método para criar uma árvore fractal interno, reprodutível vazio que representa a estrutura macroscópica de tridimensional (3D) da via aérea (Figura 1).

Nas últimas décadas, impressão em 3D tornou-se um método mais utilizado para prototipagem rápida de dispositivos médicos e modelos22, e espectros de tecido óptico não são excepção. Impressão 3D tem sido usada como uma ferramenta de fabricação de aditivos para fabricação de espectros ópticos com canais23, vaso sanguíneo redes24e pequenos modelos animais de todo o organismo25. Esses métodos usam um ou dois materiais da impressão com propriedades ópticas originais. Métodos também foram desenvolvidos para ajustar as propriedades ópticas do material da impressão a imitar tecido biológico geral, turvas25,26. No entanto, a gama de propriedades óticas realizáveis são limitados pelo material da impressão, normalmente um polímero como acrilonitrila butadieno estireno (ABS)26, então esse método não é adequado para todos os tecidos biológicos. Polydimethylsiloxane (PDMS) é um polímero opticamente claro que pode ser facilmente misturado com espalhamento e absorção de partículas com um maior nível de pré-definido27,28. PDMS também tem sido utilizada para moldar os phantoms com modelos de aneurisma para implantação de dispositivos embólico29,30. Esses fantasmas também utilizam uma parte impressa 3D dissolvable, mas permanecem opticamente clara para implantação de dispositivo de visualização. Aqui, nós combinamos esse método com pré-definido de propriedades óticas de PDMS com espalhamento e absorção de partículas para fabricar um modelo preliminar do tecido e das vias aéreas do pulmão murino.

Enquanto o fantasma aqui apresentado é específico para os pulmões, o processo pode ser aplicado a uma variedade de outros órgãos. Impressão 3D da estrutura interna do fantasma permite que o projeto a ser personalizável para qualquer finalidade e escala para impressão, quer se trate de um sangue ou rede de vasos linfáticos, medula óssea ou mesmo quatro septadas estrutura do coração31. Porque estamos interessados na imagem óptica e modelagem do pulmão32,33,34, nós optou por usar uma árvore fractal de quatro gerações como a estrutura interna para replicar dentro do polímero fantasma. Esta estrutura foi projetada para aproximar a estrutura de ramificação das vias aéreas e tem material de apoio partir-afastado para o processo de impressão 3D. Das vias mais anatomicamente correta poderiam ser impresso se o material de apoio partir-afastado não é necessário. Embora este modelo em particular representa uma via aérea, a estrutura interna do fantasma não tem que ficar um vazio material. Uma vez que o polímero circundante é curado e a parte impressa 3D é dissolvida, a estrutura interna pode ser usada como um caminho de fluxo ou como um molde secundário para um material com características de dispersão e própria absorção exclusiva. Por exemplo, se a estrutura interna do presente protocolo foi projetada como um osso digital ao invés de uma via aérea, a estrutura óssea pode ser 3D impresso, moldado com PDMS com propriedades ópticas do dedo e então dissolvido fora o fantasma. O vazio então poderia ser preenchido com uma mistura PDMS com propriedades óticas diferentes. Além disso, cada molde não está limitado a uma única parte solúvel. Um fantasma do dedo poderia ser criado para incluem ossos, veias, artérias e uma camada de tecido mole geral, cada um com seus próprio exclusivas propriedades óticas.

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Protocolo

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1. seleção e verificação das propriedades do Material matriz

  1. Antes de iniciar o processo de fabricação de fantasma (Figura 1), encontre a absorção e coeficientes de dispersão reduzida para os tecidos biológicos de interesse em wavelength(s) a imagem. As estimativas preliminares podem ser encontradas em referências35,36. No entanto, a validação dos coeficientes ópticos pode ser necessária.
  2. Usando as tabelas do Look-up para o coeficiente de absorção µae coeficiente de dispersão reduzida, µs', em 488, 535, 632 e 775 nm comprimentos de onda (tabelas 1-4 e as figuras 2– 3), selecione as concentrações de tinta nanquim e dióxido de titânio (TiO2) que aproximam-se as propriedades desejadas e ópticas. Estas receitas são específicas para fantasmas fabricadas com PDMS. Como essas tabelas fornecem dados experimentais em comprimentos de onda discretos, otimização da receita pode ser necessária para a aplicação específica.
  3. Fabrica uma laje de polidimetilsiloxano (PDMS) da receita selecionada para confirmação de propriedades óticas.
    1. Usando uma proporção de 10:1 em peso da resina PDMS para agente de cura, despeje os ingredientes no copo de mistura na seguinte ordem: resina de PDMS, TiO2, tinta indiana, PDMS, agente de cura.
      Nota: Aqui, testamos duas receitas: 1) 2 mg TiO2 + 3.5 µ l Nanquim por g PDMS e 2) 1 mg TiO2 + 10 µ l Nanquim por g PDMS. Para cada receita, resina PDMS 4,5 g e agente de cura de PDMS 0,45 g são usados com os montantes correspondentes de partículas ópticos.
    2. Misture em um misturador de velocidade (ver Tabela de materiais) para 60 s. Se TiO2 partículas grudar a mistura xícara (provável com altas concentrações de TiO2), misturar à mão para remover as partículas da base do copo e misture na batedeira por mais 30 s.
    3. Despeje a mistura em poços ou caixas de Petri tornar fino (0,1-1 mm) lajes da mistura.
    4. Degas as lajes para 10 min, colocando-os em uma câmara de pressão negativa estanque e, em seguida, lugar em forno pre-aquecido a 80 ° C por 30-60 min. Retire do forno e deixem esfriar.
    5. Remova a laje de polímero de refrigeração do seu recipiente. Retire as bordas para deixar uma laje plana, uniforme. Medir a espessura da laje utilizando pinças.
  4. Medir a transmitância (T) e reflexão (R) de slab(s) usando uma esfera de Ulbricht. Instruções e detalhes adicionais podem ser encontradas no manual inverso-adicionando duplicação (IAD)37.
    1. Ligue a fonte de luz e espectrômetro da instalação do esfera integradora. Verifique o alinhamento do sistema para garantir um pequeno, feixe colimado é centrada sobre as portas de entrada e saída da esfera integradora.
    2. Calibre o sistema de esfera integradora.
      1. Desligue a fonte, a porta de saída da esfera integradora do tampão e gravar três espectros escuros.
      2. Ligue a fonte para obter a referência de transmissão com o porto de saída tampado e o porto de entrada vazio. Grave três espectros.
      3. Obter medições de referência de reflectância usando reflexão nesta matéria. Coloque cada norma na porta de saída da esfera. Grave três espectros para cada padrão de reflectância.
    3. Medir a transmitância da laje. Com a tampa na porta de saída, coloque a placa na porta de entrada da esfera integradora para a medição da transmissão. Grave três espectros.
    4. Medir a refletância da laje. Remova a tampa da porta de saída e coloque a placa na porta de saída para a medição de reflectância. Grave três espectros.
  5. Determine propriedades ópticas, utilizando o software do IAD. Um tutorial completo sobre o software pode ser encontrado no manual do IAD com o download de software37,38.
    1. Média dos três espectros adquiridos para cada medição.
    2. Utilizando as equações no IAD manual37, converta estas medições para valores de R e T. Se necessário, condense os arquivos, reduzindo a taxa de amostragem, ao longo do espectro.
    3. Prepare o arquivo de entrada .rxt (1 de Material suplementar) para IAD com os comprimentos de onda, refletância, transmitância e espessura da amostra conforme descrito no manual o IAD.37. Usando o prompt de comando (Windows OS) ou terminal (Mac OS), navegue até o caminho correto. Digite "iad ' entrada nome do arquivo'" para executar o IAD. O software irá produzir um arquivo de texto de saída com os estimado propriedades óticas.
  6. Se as propriedades ópticas não estão dentro de uma faixa aceitável (~ 15%) dos valores desejados, modificar a receita em conformidade e repita etapas 1,3-1,5.

2. preparação do 3D Dissolvable impresso estrutura interna

  1. Estrutura interna do projeto usando computador auxiliado por software design (CAD). Converta o modelo de estrutura sólida para um arquivo de estereolitografia para fabricação em uma impressora 3D. Se disponível, uma segmentado tomografia computadorizada também pode ser convertida em um arquivo de estereolitografia em vez de desenho de um modelo sólido de estrutura interna.
    Nota: O arquivo de CAD para a estrutura de árvore fractal usada aqui é fornecido em 2 de Material suplementar. A impressora utilizada neste trabalho é uma impressora de extrusão, para que a parte foi projetada para ter o material de apoio partir-afastado.
  2. Selecione um material solúvel para impressão, tais como álcool poli vinil (PVA) ou poliestireno de alto impacto (HIPS) (ver Tabela de materiais). Imprima o modelo sólido neste material solúvel.
  3. Quando as peças impressas são suficientemente arrefecidas, quebrar, dissolver ou o material de apoio, fora a parte impressa da máquina. Arquivo ou areia fora qualquer grandes imperfeições.
  4. Vapor de polir a parte impressa para reduzir a rugosidade da superfície.
    1. Com a parte impressa garantida em uma morsa, fazer um furo com afastamento por um arame de aço ou nitinol fino na base da parte impressa.
    2. Passe um aço inoxidável ou fio de nitinol através do buraco. Dobre as pontas do fio e ligar juntos. Isto permitirá a parte ser totalmente imerso no vapor da acetona dentro do copo. Conjunto de fio e parte à parte.
    3. Encha um copo grande aproximadamente 10% de acetona. Colocar o copo sobre um prato quente enquanto aquecimento a 100 ° C. Atenção: Execute esta etapa em uma coifa para evitar a inalação de vapor da acetona.
    4. Quando acetona alcances de condensação de vapor sobre no meio do caminho, até a parede do copo, pendure o fio loop com via aérea simulada em um segundo fio e suspender em vapor de acetona de 15 a 30 s. Verifique impresso peças não toque o copo paredes ou cada outro (se de vapor de polimento várias partes de uma só vez).
    5. Remover a parte impressa e suspender sobre copo vazio ou recipiente. Deixe secar pelo menos 4 h-parte.
  5. Verifique se que as dimensões da estrutura interna estão dentro da tolerância para o desenho do CAD, conforme necessário. Dependendo dos requisitos de precisão, pinças ou um scanner a laser 3D pode ser usado para medir a estrutura.

3. construção do molde resistente ao calor

Nota: Prepare um molde estanques, resistentes ao calor para formar o fantasma PDMS. Selecione uma geometria do molde para caber melhor o desenho final do fantasma. Aqui, um molde retangular reutilizável é descrito.

  1. Projete uma base sólida de modelo do molde para impressão 3D. Este molde é projetado para um fantasma com uma base de 1,17 x 1,79 cm. A base do molde tem um 1 mm de espessura e profundo recesso de 5 mm com dimensões internas correspondentes a base do fantasma. Isso permite que o molde para tapumes a ser removido e o molde para ser desmontada e re-utilizados.
  2. Imprima uma base para o molde com um baixo-relevo de largura suficiente para fixar os tapumes do molde.
  3. Colocar tapumes nos recessos da base de molde. Aqui, 1 mm espessura de policarbonato é usados como tapumes de molde.
  4. Usando fita resistente ao calor, sele as bordas do molde. É imperativo que todos os cantos e bordas são suficientemente seladas com nenhuma bolha a fita para evitar qualquer perda durante o processo de moldagem.
  5. Coloque uma placa de policarbonato base dentro do molde preparado no passo 3.4. Esta placa de base é a mesma folha de policarbonato espessura 1 mm como o tapume de molde e dá a base fantasma uma superfície lisa, sem a rugosidade da superfície impressa 3D da base do molde. Cola o vapor seco totalmente polido parte à placa de base. Permita tempo suficiente para a cola secar.

4. fabricação de polímero Phantom

Nota: Use a receita verificada para o material de matriz em massa determinado na etapa 1 para a aplicação específica. O protocolo aqui fornece as etapas para um tecido pulmonar saudável murino fantasma em 535 nm com µs' de 40 cm-1 e µum de 2 cm-1. Pode ser útil fabricar um segundo fantasma sem partículas óptico para usar como uma referência no processo de fabricação.

  1. Despeje um copo de misturando plástico 9,1 g de resina PDMS. Adicione 20 mg de rutilo TiO2, seguido de 35 µ l de tinta nanquim. Por fim, adicione 0,91 g de agente para o topo da mistura de cura. Siga o protocolo misturando na etapa 1.3.2.
  2. Despeje a mistura do polímero final no molde resistente ao calor.
  3. Despeje uma pequena quantidade da mistura em um recipiente separado para criar uma laje de polímero para confirmação das propriedades ópticas do material. Certifique-se de que suficiente polímero é derramado para ter uma laje pelo menos 100 µm de espessura.
  4. Coloque tanto o molde de simulação das vias respiratórias e a laje separada em uma redoma de vidro para desgaseificação. Inicie o processo de vácuo. Se o polímero no molde simulação aérea começa a levantar-se, deixe o ar entrar a redoma de vidro para estourar as bolhas de superfície, então, começa a puxar o ar novamente. Repita este processo até que o polímero não aumentar significativamente. Isto levará entre 5-10 min, dependendo de quanto ar foi preso durante a etapa de 4.2. Uma vez que o PDMS já não se levanta, continue desgaseificar por mais 15 minutos.
  5. Após a desgaseificação, deixe lentamente o ar volta para a câmara. Remover via aérea simulada fantasma e a laje de polímero e coloque no forno nível a 80 ° C durante 2 h.
  6. Retire o fantasma e a laje do forno e deixe esfriar por 20 min. Desmonte o molde de polímero com um bisturi sem cortar o polímero curado. Encaixe a placa de base fora da base de simulação aérea.
  7. Coloque o fantasma numa banheira aquecida (60 ° C) ~0.5 M de hidróxido de sódio (NaOH) base até a parte interna é totalmente dissolvida. Um fantasma opticamente clara referência pode ajudar a determinar o tempo de dissolução para o componente interno. Uma vez que a estrutura interna é dissolvida, leve fantasma fora da banheira e deixe secar totalmente (~ 24 h) antes de se proceder às medições ópticas.

5. verificação da fabricação fantasma

  1. Verificar a geometria fantasma usando alta resolução ressonância magnética (MRI) ou microtomografia computadorizada (CT) imagens, se desejado. Esses métodos fornecem uma verificação 3D de estruturas internas dentro material turvo com resoluções axiais de < 400 µm39,40. Alternativamente, um fantasma opticamente clara referência pode ser opticamente fotografado para verificação de que a parte impressa é totalmente dissolvida e o restante vazio é a geometria correta.
    Nota: Podemos ter verificado a geometria interna de um phantom opticamente opaco (2 mg TiO2 + 3.5 µ l tinta indiana) com micro-CT em uma estrela do Norte Imaging (NSI) X50. O fantasma foi fotografado com resolução de 20 µm em todas as dimensões (suplementar de materiais de 3, 4).
  2. Verifique se as propriedades ópticas do fantasma usando a laje de polímero e a esfera de Ulbricht (descrito nas etapas 1.5-1.6).

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Resultados

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Para demonstrar a técnica de fabricação de fantasma, fantasmas de tecido de pulmão de rato foram fabricadas para simular medidas propriedades ópticas do tecido excisado pulmão saudável e inflamado de murino em 535 nm (tabela 5). Este comprimento de onda de interesse é o comprimento de onda de excitação para tdTomato proteína fluorescente usado em cepas de repórter recombinante de micobactérias em anteriores estudos33. Foram obtidas medidas ópticas ...

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Discussão

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Temos demonstrado um método para criar espectros ópticos para representar um pulmão murino com uma estrutura interna de ramificação para simular a interface ar-tecido interno. As propriedades ópticas do tecido pulmonar murino são alcançadas, incorporando exclusivas concentrações de opticamente espalhamento e absorção de partículas distribuídas homogênea dentro do polímero de matriz em massa. Estas propriedades ópticas podem ser ajustadas para imitar os valores fisiológicos dentro de intervalos espectrais diferentes dos t...

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Divulgações

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Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

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Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation carreira prêmio n. Não concedem a CBET-1254767 e Instituto Nacional de alergia e doenças infecciosas. R01 AI104960. Reconhecemos com gratidão o Patrick Griffin e Dan Tran por sua assistência com medidas de caracterização e a Texas A & M laboratório de patologia Cardiovascular para a imagem latente de micro-CT.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Dow Corning Sylgard 184 Silicone Encapsulante Transparente 0.5 kg KitEllsworth Adhesives184 SIL ELAST KIT 0.5KGPolidimetilsiloxano: base de polímero para fantasmas ópticos
Pó de dióxido de titânio rutilo brancoAtlantic Equipment EngineersTI-602Dispersão de partículas para fantasmas ópticos Caneta-tinteiro
Higgins India InkMichaels Craft Stores  10015483Partículas absorventes para phantom óptico
Fita resistente ao calorUlineS-7595Fita resistente ao calor para moldes de polímero
Fortus 360mc Impressora 3DStratasysN/ACapaz de alternar material de construção e suporte com este modelo de impressora
ABS Marfim Modelo MaterialStratasysSDS-000001Material para impressão de peças de moldes e/ou uso como suporte para impressão de estrutura interna 
Suporte solúvel SR-30Stratasys400638-0001Material de suporte solúvel de base para impressão de estrutura interna
Flacktek SpeedmixerFlacktek Inc.DAC 150.1 FVPara mistura eficiente de polímero e partículas 
Esfera integradoraEdmund Optics58-585Para medir propriedades ópticas
Placas de construção de policarbonato (1 mm)StratasysN/APlacas de construção de policarbonato usadas da impressora Stratasys também podem ser usadas

Referências

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  1. Curatolo, A., Kennedy, B. F., Sampson, D. D. Structured three-dimensional optical phantom for optical coherence tomography. Opt Express. 19 (20), 19480-19485 (2011).
  2. Miranda, D. A., Cristiano, K. L., Gutiérrez, J. C. Breast phantom for mammary tissue characterization by near infrared spectroscopy. J Phys Conf Ser. 466 (1), 012018(2013).
  3. Solomon, M., et al. Multimodal Fluorescence-Mediated Tomography and SPECT/CT for Small-Animal Imaging. J Nucl Med. 54 (4), 639-646 (2013).
  4. Wagnières, G., et al. An optical phantom with tissue-like properties in the visible for use in PDT and fluorescence spectroscopy. Phys Med Biol. 42 (7), 1415-1426 (1997).
  5. Rajaram, N., Reesor, A. F., Mulvey, C. S., Frees, A. E., Ramanujam, N. Non-Invasive, Simultaneous Quantification of Vascular Oxygenation and Glucose Uptake in Tissue. PLoS ONE. 10 (1), 0117132(2015).
  6. Niedre, M. J., Turner, G. M., Ntziachristos, V. Time-resolved imaging of optical coefficients through murine chest cavities. J Biomed Opt. 11 (6), 064017(2006).
  7. Schmidt, F. E. W., et al. Multiple-slice imaging of a tissue-equivalent phantom by use of time-resolvedoptical tomography. Appl Opt. 39 (19), 3380-3387 (2000).
  8. Cerussi, A. E., et al. Tissue phantoms in multicenter clinical trials for diffuse optical technologies. Biomed Opt Express. 3 (5), 966-971 (2012).
  9. Marín, N. M., et al. Calibration standards for multicenter clinical trials of fluorescence spectroscopy for in vivo diagnosis. J Biomed Opt. 11 (1), 014010(2006).
  10. Alexandrakis, G., Rannou, F. R., Chatziioannou, A. F. Tomographic bioluminescence imaging by use of a combined optical-PET (OPET) system: a computer simulation feasibility study. Phys Med Biol. 50 (17), 4225-4241 (2005).
  11. Wan, Q., Beier, H. T., Ibey, B. L., Good, T., Coté, G. L. Optical Diagnostics and Sensing VII. Coté, G. L., Priezzhev, A. V. , SPIE. (2007).
  12. Chen, C., et al. Preparation of a skin equivalent phantom with interior micron-scale vessel structures for optical imaging experiments. Biomed Opt Express. 5 (9), 3140-3149 (2014).
  13. Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. J Biomed Opt. 11 (4), 041102(2006).
  14. Wróbel, M. S., et al. Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy. J Biomed Opt. 20 (8), 085003(2015).
  15. Cubeddu, R., Pifferi, A., Taroni, P., Torricelli, A., Valentini, G. A solid tissue phantom for photon migration studies. Phys Med Biol. 42 (10), 1971-1979 (1997).
  16. Bae, Y., Son, T., Park, J., Jung, B. Fabrication of a thin-layer solid optical tissue phantom by a spin-coating method: pilot study. J Biomed Opt. 18 (2), 025006(2013).
  17. Park, J., et al. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. Nordstrom, R. J., et al. , SPIE. (2013).
  18. Luu, L., Roman, P. A., Mathews, S. A., Ramella-Roman, J. C. Microfluidics based phantoms of superficial vascular network. Biomed Opt Express. 3 (6), 1350-1364 (2012).
  19. Chen, A. I., et al. Multilayered tissue mimicking skin and vessel phantoms with tunable mechanical, optical, and acoustic properties. Med Phys. 43 (6), Part 1 3117-3131 (2016).
  20. Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy. J Biomed Opt. 19 (3), 036009(2014).
  21. Golabchi, A., et al. Refractive errors and corrections for OCT images in an inflated lung phantom. Biomed Opt Express. 3 (5), 1101-1109 (2012).
  22. Rengier, F., et al. 3D printing based on imaging data: review of medical applications. Int J Comput Assist Radiol and Surg. 5 (4), 335-341 (2010).
  23. Wang, J., et al. Three-dimensional printing of tissue phantoms for biophotonic imaging. Opt Lett. 39 (10), 3010-3013 (2014).
  24. Ghassemi, P., et al. Evaluation of Mobile Phone Performance for Near-Infrared Fluorescence Imaging. IEEE Trans Biomed Eng. 64 (7), 1650-1653 (2017).
  25. Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H. R., Webb, K. J. Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging. Appl Opt. 55 (2), 280-287 (2016).
  26. Diep, P., et al. Three-dimensional printed optical phantoms with customized absorption and scattering properties. Biomed Opt Express. 6 (11), 4212-4220 (2015).
  27. Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102-041116 (2006).
  28. de Bruin, D. M., et al. Optical phantoms of varying geometry based on thin building blocks with controlled optical properties. J Biomed Opt. 15 (2), 025001-025010 (2010).
  29. Boyle, A. J., et al. In vitro performance of a shape memory polymer foam-coated coil embolization device. Med Eng Phys. 49, 56-62 (2017).
  30. Hwang, W., Singhal, P., Miller, M. W., Maitland, D. J. In Vitro Study of Transcatheter Delivery of a Shape Memory Polymer Foam Embolic Device for Treating Cerebral Aneurysms. J Med Dev. 7 (2), 020932(2013).
  31. Sgaragli, G., Frosini, M. Human Tuberculosis I. Epidemiology, Diagnosis and Pathogenetic Mechanisms. Curr Med Chem. 23 (25), 2836-2873 (2016).
  32. Mufti, N., Kong, Y., Cirillo, J. D., Maitland, K. C. Fiber optic microendoscopy for preclinical study of bacterial infection dynamics. Biomed Opt Express. 2 (5), 1121-1134 (2011).
  33. Nooshabadi, F., et al. Intravital fluorescence excitation in whole-animal optical imaging. PLoS One. 11 (2), 0149932(2016).
  34. Nooshabadi, F., et al. Intravital excitation increases detection sensitivity for pulmonary tuberculosis by whole-body imaging with beta-lactamase reporter enzyme fluorescence. J Biophotonics. , (2016).
  35. Duck, F. A. Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book. , Academic Press, Inc. (1990).
  36. Tuchin, V. V., Tuchin, V. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 13, SPIE press. Bellingham. (2007).
  37. Prahl, S. Everything I think you should know about Inverse Adding-Doubling. , Oregon Tech. (2011).
  38. Inverse Adding-Doubling v.3-9-12. , (2014).
  39. Link, T. M., et al. A Comparative Study of Trabecular Bone Properties in the Spine and Femur Using High Resolution MRI and CT. J Bone Miner Res. 13 (1), 122-132 (1998).
  40. Batiste, D. L., et al. High-resolution MRI and micro-CT in an ex vivo rabbit anterior cruciate ligament transection model of osteoarthritis. Osteoarthr cartil. 12 (8), 614-626 (2004).
  41. Greening, G. J., et al. Characterization of thin poly(dimethylsiloxane)-based tissue-simulating phantoms with tunable reduced scattering and absorption coefficients at visible and near-infrared wavelengths. J Biomed Opt. 19 (11), 115002(2014).
  42. Meissner, S., Knels, L., Krueger, A., Koch, T., Koch, E. Simultaneous three-dimensional optical coherence tomography and intravital microscopy for imaging subpleural pulmonary alveoli in isolated rabbit lungs. J Biomed Opt. 14 (5), 054020(2009).
  43. Morris, A. H., et al. A new nuclear magnetic resonance property of lung. J Appl Phys. 58 (3), 759-762 (1985).
  44. Hearon, K., et al. Porous Shape Memory Polymers. Polym Rev (Phila Pa). 53 (1), 41-75 (2013).

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